DE69400339T2 - Two-stroke internal combustion engine with an exhaust control device - Google Patents
Two-stroke internal combustion engine with an exhaust control deviceInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zweitaktmotor mit einer Auslaßsteuervorrichtung, die in einem Auslaßdurchgang vorgesehen ist, der sich zu einer Innenumfangsfläche eines Zylinderlochs des Zweitaktmotors öffnet.The present invention relates to a two-stroke engine having an exhaust control device provided in an exhaust passage opening to an inner peripheral surface of a cylinder hole of the two-stroke engine.
In einem Zweitaktmotor, in dem sich ein Auslaßdurchgang und ein Spüldurchgang, die durch einen Kolben geöffnet und geschlossen werden, in einer Innenumfangsfläche eines Zylinderlochs gebildet sind, wird in einer Kurbelkammer komprimierte Frischluft von dem Spüldurchgang in eine Zylinderkammer gefördert und wird verbranntes Gas aus dem Auslaßdurchgang ausgeworfen, wobei ein "Durchblasen" stattfindet, bei dem in einem Aufwärtshub des Kolbens während einer Periode vom Verschluß des Spüldurchgangs zum Verschluß des Auslaßdurchgangs aus dem Auslaßdurchgang ein Teil der Frischluft ausgeworfen wird. Um das Durchblasen von Frischluft zu reduzieren wurde bisher derart verfahren, daß ein Auslaßsteuerventil in einem Auslaßdurchgang derart vorgesehen ist, daß bei Betrieb des Motors mit geringer Last der obere Abschnitt des Auslaßdurchgangs geschlossen wird, und, wenn der Motor mit mittleren und hohen Lasten arbeitet, der Auslaßdurchgang vollständig geöffnet wird, um die Öffnungs- und Schließzeiten des Auslaßdurchgangs zu ändern.In a two-stroke engine in which an exhaust passage and a scavenge passage, which are opened and closed by a piston, are formed in an inner peripheral surface of a cylinder hole, fresh air compressed in a crank chamber is fed from the scavenge passage into a cylinder chamber and burnt gas is ejected from the exhaust passage, whereby a "blow-by" takes place in which a part of the fresh air is ejected from the exhaust passage in an upward stroke of the piston during a period from the closure of the scavenge passage to the closure of the exhaust passage. In order to reduce the blow-by of fresh air, it has been done so far that an exhaust control valve is provided in an exhaust passage such that when the engine is operating at a low load, the upper portion of the exhaust passage is closed, and when the engine is operating at medium and high loads, the exhaust passage is fully opened to change the opening and closing times of the exhaust passage.
Dieses bekannte Auslaßsteuerventil umfaßt ein Drehsteuerventil, in dem ein Körperabschnitt im wesentlichen trommelförmig in Form eines ausgesetzten Bogens entlang der Innenumfangswand des Zylinders ausgebildet ist und die Oberfläche des Körperabschnitts so nahe wie möglich an dem Auslaßdurchgang angeordnet ist. Die Körperfläche des Steuerventils wirkt im wesentlichen als Oberrand des Auslaßdurchgangs, und der Körperabschnitt ist so ausgeschnitten, daß er im wesentlichen die gleiche Form wie die Wandfläche der Auslaßpassage hat, wenn sich das Steuerventil in einer vollständig geöffneten Stellung befindet.This known exhaust control valve comprises a rotary control valve in which a body portion is formed substantially drum-shaped in the form of an exposed arc along the inner peripheral wall of the cylinder and the surface of the body portion is arranged as close as possible to the exhaust passage. The body surface of the control valve acts substantially as the upper edge of the exhaust passage and the body portion is cut out so that it has substantially the same shape as the wall surface of the exhaust passage when the control valve is in a fully open position.
Die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 23523/87 offenbart ein Auslaßsteuerventil, in dem das Ventil über einer Auslaßpassage vorgesehen ist, die von einem zu einer Innenfläche eines Zylinders offenen Auslaßdurchgang nach außen verläuft, sowie eine Steuerfläche, die im wesentlichen dieselbe Krümmung wie die Innenfläche des Zylinders aufweist und an die Innenfläche des Zylinders angepaßt ist und am Schwenkende des Ventilkörpers vorgesehen ist, der zur Schwenkbewegung durch eine Welle gehaltert ist, die so angeordnet ist, daß sie die Zylinderachse orthogonal schneidet. In dem Oberabschnitt der Auslaßpassage ist eine Ausnehmung vorgesehen, in der der Ventilkörper aufgenommen ist, wenn der Auslaßdurchgang vollständig geöffnet ist.Japanese Patent Application Laid-Open No. 23523/87 discloses an exhaust control valve in which the valve is provided over an exhaust passage extending outward from an exhaust port open to an inner surface of a cylinder, and a control surface having substantially the same curvature as the inner surface of the cylinder and fitted to the inner surface of the cylinder is provided at the pivot end of the valve body which is supported for pivotal movement by a shaft arranged to orthogonally intersect the cylinder axis. A recess is provided in the upper portion of the exhaust passage in which the valve body is received when the exhaust passage is fully opened.
Ferner offenbart die EP-A-0 404 341, die der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 33426/91 entspricht, ein Auslaßsteuerventil, das dem obigen ähnelt, wobei eine Steuerfläche (eine Strömungssperrabdeckung) am Schwenkende eines Ventilkörpers (Hauptkörpers) vorgesehen ist, der in einer Auslaßpassage schwenkbeweglich gehalten ist. Bei der gerade genannten Veröffentlichung hat die Steuerfläche die Form einer flexiblen Platte, die in einer schlitzartigen Ausnehmung aufgenommen ist, die in der Oberwand der Auslaßpassage vorgesehen ist.Furthermore, EP-A-0 404 341, which corresponds to Japanese Patent Application Laid-Open No. 33426/91, discloses an exhaust control valve similar to the above, wherein a control surface (a flow-blocking cover) is provided at the pivot end of a valve body (main body) pivotally supported in an exhaust passage. In the just-mentioned publication, the control surface is in the form of a flexible plate received in a slot-like recess provided in the top wall of the exhaust passage.
In den Figuren 7 und 8 der zuvor genannten Veröffentlichung ist eine Anordnung gezeigt, in der ein Gehäuse innerhalb einer Auslaßpassage vorgesehen ist, und die schlitzartige Ausnehmung ist durch einen Freiraum zwischen der Außenfläche der Oberwand des Gehäuses und der Innenfläche der Oberwand der Auslaßpassage gebildet. Das Gehäuse ist in der Auslaßpassage angeordnet, wobei ihre beiden Seitenwände in Kontakt mit beiden Seitenwänden der Auslaßpassage angeordnet sind. Der Ventilkörper zum Verschwenken der Steuerfläche ist innerhalb der Auslaßpassage entlang der Innenfläche der Gehäuseseitenwand angeordnet.In Figures 7 and 8 of the aforementioned publication, an arrangement is shown in which a housing is provided within an exhaust passage, and the slot-like recess is formed by a clearance between the outer surface of the top wall of the housing and the inner surface of the top wall of the exhaust passage. The housing is arranged in the exhaust passage with its two side walls arranged in contact with both side walls of the exhaust passage. The valve body for pivoting the control surface is arranged within the exhaust passage along the inner surface of the housing side wall.
Bei jeder der zuvor genannten herkömmlichen Auslaßsteuerventile ist eine Arbeitskammer in der Auslaßpassage angeordnet. Daher ändert sich die Querschnittsform oder die Innenflächenform der Auslaßpassage von einer vorbestimmten Form, die hinsichtlich der Leistung bestimmt wird, durch die Gegenwart von Arbeitselementen, und wird auch durch den Betrieb der Arbeitselemente geändert, wodurch die Ausgangsleistung sinkt.In each of the above-mentioned conventional exhaust control valves, a working chamber is arranged in the exhaust passage. Therefore, the cross-sectional shape or the inner surface shape of the exhaust passage changes from a predetermined shape which is Power is determined by the presence of working elements, and is also changed by the operation of the working elements, thereby decreasing the output power.
Ziel der Erfindung ist es, einen Zweitaktmotor mit einer Auslaßsteuervorrichtung anzugeben, welche die Ausgangsleistung des Motors durch die Betätigung der Steuervorrichtung nicht senkt.The aim of the invention is to provide a two-stroke engine with an exhaust control device which does not reduce the output power of the engine by actuating the control device.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Zweitaktmotor angegeben, umfassend einen Zylinderblock, der wenigstens ein Zylinderloch enthält, das einen zu einer Innenumfangsfläche des Zylinderlochs offenen Auslaßdurchgang aufweist, ein Auslaßpassagenelement, das an dem Zylinderblock angebracht ist, wobei im Inneren des Auslaßpassagenelements eine mit dem Auslaßdurchgang verbundene Auslaßpassage gebildet ist, eine Auslaßsteuervorrichtung mit einem Ventilkörper, der die Höhe eines Oberrands des Auslaßdurchgangs ändert, wobei der Ventilkörper an einer drehbaren Welle gehalten ist, die im rechten Winkel zu einer Zylinderachse des Zylinderlochs verläuft, wobei der Ventilkörper durch ein dünnes, schalenartiges Element gebildet ist, das im wesentlichen entlang einer Zylinderkrümmung in dem Auslaßdurchgang einen Auslaßsteuerabschnitt sowie wenigstens einen Schwenkarmabschnitt zum Verbinden eines Seitenabschnitts des Auslaßsteuerabschnitts mit der drehbaren Welle aufweist, wobei das Auslaßpassagenelement und ein Zylinderwandabschnitt des Zylinderblocks eine Aufnahmekammer zur Aufnahme des Ventilkörpers bilden, wobei die Aufnahmekammer nur in einer Arbeitszone des Auslaßsteuerabschnitts des Ventilkörpers mit der Auslaßpassage verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmekammer in der vollständig offenen Stellung des Ventilkörpers den gesamten Ventilkörper aufnimmt, und, getrennt von der Auslaßpassage, einen Freiraum aufweist, der den Schwenkarmabschnitt in jeder Stellung des Ventilkörpers aufnimmt.According to the present invention, a two-stroke engine is provided, comprising a cylinder block containing at least one cylinder hole having an exhaust passage open to an inner peripheral surface of the cylinder hole, an exhaust passage member mounted on the cylinder block, an exhaust passage connected to the exhaust passage being formed inside the exhaust passage member, an exhaust control device having a valve body that changes the height of an upper edge of the exhaust passage, the valve body being held on a rotatable shaft that runs at right angles to a cylinder axis of the cylinder hole, the valve body being formed by a thin, shell-like element that has an exhaust control section substantially along a cylinder curvature in the exhaust passage and at least one pivot arm section for connecting a side section of the exhaust control section to the rotatable shaft, the exhaust passage member and a cylinder wall section of the Cylinder block form a receiving chamber for accommodating the valve body, the receiving chamber being connected to the outlet passage only in a working zone of the outlet control section of the valve body, characterized in that the receiving chamber receives the entire valve body in the fully open position of the valve body and, separate from the outlet passage, has a free space which receives the pivot arm section in any position of the valve body.
Weil der Schwenkarmabschnitt des Ventilkörpers immer, d.h. in jeder Arbeitsstellung des Ventilkörpers, in dem Freiraum der zugeordneten Aufnahmekammer aufgenommen ist, wird die Form der Auslaßpassage nicht durch die Installation und den Betrieb des Ventilkörpers beienflußt. Daher ist es möglich, ein Sinken der Ausgangsleistung zu verhindern.Because the swing arm portion of the valve body is always accommodated in the clearance of the associated accommodation chamber, ie in any working position of the valve body, the shape of the outlet passage is not influenced by the installation and operation of the valve body. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the output power.
Ferner ist der Ventilkörper aus einem dünnen, schalenartigen Element gebildet, und der Auslaßsteuerabschnitt des Ventilkörpers kann an einer dem Auslaßdurchgang ausreichend nahen Stelle aufund abbewegt werden. Daher ist es möglich, eine Auslaßzeit präzise zu steuern.Further, the valve body is formed of a thin shell-like member, and the discharge control portion of the valve body can be moved up and down at a position sufficiently close to the discharge passage. Therefore, it is possible to precisely control a discharge timing.
Die Erfindung wird weiter unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen:The invention is further described with reference to the drawings. In the drawings:
Figur 1 ist eine Seitenansicht eines Zweitaktmotors, der mit einer Auslaßsteuervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung versehen ist und dessen Zylinderabschnitt in Längsrichtung geschnitten ist;Figure 1 is a side view of a two-stroke engine provided with an exhaust control device according to the present invention, with its cylinder section cut longitudinally;
Figur 2 ist eine Seitenansicht eines Zylinderabschnitts mit Darstellung der zu Figur 1 entgegengesetzten Seite;Figure 2 is a side view of a cylinder section showing the opposite side to Figure 1;
Figur 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von Figur 1;Figure 3 is a sectional view taken along line III-III of Figure 1;
Figur 4 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Ventilkörpers;Figure 4 is an enlarged plan view of a valve body;
Figur 5 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Ventilkörpers;Figure 5 is an enlarged side view of a valve body;
Figur 6 ist eine Vorderansicht eines Zylinderwandabschnitts;Figure 6 is a front view of a cylinder wall section;
Figur 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII von Figur 3;Figure 7 is a sectional view taken along line VII-VII of Figure 3;
Figur 8 ist eine Vorderansicht eines Auslaßpassagenelements;Figure 8 is a front view of an exhaust passage member;
Figur 9 ist eine Vorderansicht eines Deckelelements; undFigure 9 is a front view of a cover member; and
Figur 10 ist eine Rückansicht eines Deckelements.Figure 10 is a rear view of a deck element.
Figur 1 ist eine Seitenansicht eines Zweitaktmotors 1, der mit einer Auslaßsteuervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung versehen ist, mit einem Zylinderabschnitt im Längsschnitt Das Bezugszeichen 2 bezeichnet ein Kurbelgehäuse; 3 einen Zylinderblock und 4 einen Zylinderkopf. Ein Spüldurchgang 6 und ein Auslaßdurchgang 7 öffnen sich zu einer Innenumfangsfläche eines Zylinderlochs 5, das in dem Zylinderblock 3 gebildet ist und von einem Kolben 8 geöffnet und verschlossen wird, der sich in dem Zylinderloch 5 gleitend auf und ab bewegt. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine Pleuelstange und 10 einen Kurbelzapfen.Figure 1 is a side view of a two-stroke engine 1 provided with an exhaust control device according to the present invention, with a cylinder portion in longitudinal section. Reference numeral 2 denotes a crankcase; 3 a cylinder block; and 4 a cylinder head. A scavenging passage 6 and an exhaust passage 7 open to an inner peripheral surface of a cylinder hole 5 formed in the cylinder block 3 and opened and closed by a piston 8 sliding up and down in the cylinder hole 5. Reference numeral 9 denotes a connecting rod; and 10 a crank pin.
Während des Aufwärtshubs des Kolbens 6 wird Frischluft in das Kurbelgehäuse 2 von einem Einlaßdurchgang 11 aufgenommen. Während des Abwärtshubs des Kolbens 6 wird die Frischluft komprimiert und dann in eine Zylinderkammer oberhalb des Kolbens 6 über eine Einlaßpassage 12 und den Spüldurchgang 6 gefördert. Verbranntes Gas in der Zylinderkammer wird aus dem Auslaßdurchgang 7 ausgeworfen. Wenn durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 8 der Spüldurchgang 6 geschlossen und der Auslaßdurchgang 7 geschlossen wird, wird in der Zylinderkammer befindliches Mischgas anschließend durch den Kolben 8 komprimiert und durch eine neben einer Brennkammer 13 angeordnete Zündkerze 14 gezündet.During the upward stroke of the piston 6, fresh air is taken into the crankcase 2 from an intake passage 11. During the downward stroke of the piston 6, the fresh air is compressed and then fed into a cylinder chamber above the piston 6 via an intake passage 12 and the scavenging passage 6. Burnt gas in the cylinder chamber is ejected from the exhaust passage 7. When the scavenging passage 6 is closed and the exhaust passage 7 is closed by the upward movement of the piston 8, mixed gas in the cylinder chamber is then compressed by the piston 8 and ignited by a spark plug 14 arranged next to a combustion chamber 13.
Hier findet ein "Durchblasen" statt, wobei durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 8 ein Teil der in die Zylinderkammer geförderten Frischluft während einer Periode vom Verschluß des Spüldurchgangs 6 bis zum Verschluß des Auslaßdurchgangs 7 aus dem Auslaßdurchgang 7 ausgeworfen wird. Dieses Durchblasen ist während des Betriebs unter geringer Last (geringer Drehzahl), bei der die Kolbengeschwindigkeit langsam ist, stark. Daher wird während Niederlastbetriebs der obere Abschnitt des Auslaßdurchgangs 7 verschlossen, um dessen Verschlußzeit zu beschleunigen, und eine Auslaßsteuervorrichtung 15 ist an dem mit dem Auslaßdurchgang 7 ausgebildeten Zylinderblock 3 vorgesehen, um das Durchblasen von Frischluft zu schwächen.Here, "blow-by" takes place, whereby by the upward movement of the piston 8, a part of the fresh air fed into the cylinder chamber is ejected from the exhaust passage 7 during a period from the closure of the scavenge passage 6 to the closure of the exhaust passage 7. This blow-by is strong during low load (low speed) operation where the piston speed is slow. Therefore, during low load operation, the upper portion of the exhaust passage 7 is closed to accelerate its closure time, and an exhaust control device 15 is provided on the cylinder block 3 formed with the exhaust passage 7 to weaken the blow-by of fresh air.
Zusammengesetzt ist die Auslaßsteuervorrichtung 15 aus einem mit einer Ausnehmung 16 gebildeten Zylinderwandabschnitt 17, einem in der Ausnehmung 16 angebrachten Auslaßpassagenelement 18, einem Deckelelement 19 zum Abdecken des Zylinderwandabschnitts 17 und des Auslaßpassagenelements 18 von der Außenseite her sowie einem Ventilkörper 20, der in eine Aufnahmekammer zwischen der Ausnehmung 16 und dem Auslaßpassagenelement 18 eingesetzt ist.The exhaust control device 15 is composed of a cylinder wall section 17 formed with a recess 16, an exhaust passage element 18 mounted in the recess 16, a Cover member 19 for covering the cylinder wall portion 17 and the exhaust passage member 18 from the outside and a valve body 20 which is inserted into a receiving chamber between the recess 16 and the exhaust passage member 18.
In dem Längsschnitt von Figur 1 ist die in der Zylinderwand 17 gebildete Ausnehmung 16 halbkreisförmig mit einem Radius r&sub1; im Kontaktbereich mit einer Innenumfangsfläche des Zylinderloöhs 5 um einen Punkt P. Wie aus dem Querschnitt von Figur 3 ersichtlich, wächst der Radius r im zum Längsschnitt von Figur 1 parallelen anderen Längsschnitt allmählich zu Radien r&sub2; beiderseits längs einer Achse C&sub1;, die im rechten Winkel zu einer Achse C des Zylinderlochs 5 durch den Punkt P verläuft, und eine sich an die Außenenden dieser Radii r anschließende Linie bildet einen Bogen a mit im wesentlichen der gleichen Krümmung wie der Querschnittsform des Zylinderlochs 5. D.h., der in Figur 1 gezeigte Flächenabschnitt der Ausnehmung 16 ist eine Rotationsfläche, erhalten durch Drehen des Bogens a mit im wesentlichen der gleichen Krümmung wie der Innenumfangsfläche des Zylinderlochs 5 um die Achse C&sub1;. Im folgenden wird der Flächenabschnitt der Drehflächenabschnitt 21 genannt und die Achse C&sub1; wird die Drehachse genannt.In the longitudinal section of Figure 1, the recess 16 formed in the cylinder wall 17 is semicircular with a radius r1 in the contact area with an inner peripheral surface of the cylinder hole 5 around a point P. As can be seen from the cross section of Figure 3, the radius r in the other longitudinal section parallel to the longitudinal section of Figure 1 gradually increases to radii r2. on both sides along an axis C₁ which runs at right angles to an axis C of the cylinder hole 5 through the point P, and a line connected to the outer ends of these radii r forms an arc a having substantially the same curvature as the cross-sectional shape of the cylinder hole 5. That is, the surface section of the recess 16 shown in Figure 1 is a surface of revolution obtained by rotating the arc a having substantially the same curvature as the inner peripheral surface of the cylinder hole 5 about the axis C₁. Hereinafter, the surface section is called the surface of revolution section 21 and the axis C₁ is called the axis of revolution.
Der Drehflächenabschnitt 21 ist mit Endabschnitten 22 und 22 verbunden, die jeweils an beiden Enden in Richtung der Drehachse C&sub1; eine Ebene mit rechtem Winkel zur Achse C&sub1; aufweisen. D.h., die Ausnehmung 16 ist durch den Drehflächenabschnitt 21 und die Endabschnitte 22 und 22 begrenzt und nach außen offen. Figur 6 ist eine Vorderansicht des Zylinderwandabschnitts 17, an dem wie beschrieben die Ausnehmung 16 gebildet ist. Der Zylinderwandabschnitt 17 hat an beiden Seiten flache Paßflächen 23, wobei die Ausnehmung 16 sandwichartig dazwischen aufgenommen ist, wobei sein Mittelabschnitt mit dem Auslaßdurchgang 7 verbunden ist.The rotary surface portion 21 is connected to end portions 22 and 22 each having a plane at right angles to the axis C1 at both ends in the direction of the rotary axis C1. That is, the recess 16 is defined by the rotary surface portion 21 and the end portions 22 and 22 and is open to the outside. Figure 6 is a front view of the cylinder wall portion 17 on which the recess 16 is formed as described. The cylinder wall portion 17 has flat fitting surfaces 23 on both sides with the recess 16 sandwiched therebetween, with its central portion connected to the exhaust passage 7.
Das in der Ausnehmung 16 angebrachte Auslaßpassagenelement 18 hat im wesentlichen die gleiche Kontur wie die Ausnehmung 16. D.h., das Auslaßpassagenelement 18 umfaßt einen Drehflächenabschnitt 21a entlang dem Drehflächenabschnitt 21, Endabschnitte 22a und 22a entlang den Endabschnitten 22 und 22 sowie ein Außenende 24 (s. Figur 8) mit der gleichen Fläche wie der Paßfläche 23 des Zylinderwandabschnitts 17 entlang der offenen Fläche der Ausnehmung 16 (s. Figur 8). Das Auslaßpassagenelement 18 ist durch einen Bolzen 26 an dem Deckelelement 19 gesichert, das durch einen Bolzen 25 an dem Zylinderwandabschnit 17 gesichert ist, wie in Figur 1 gezeigt, und somit relativ zu dem Zylinderwandabschnitt 17 befestigt und in der Ausnehmung 16 eingeschlossen ist. Das Auslaßpassagenelement 18 ist innenseitig mit einer Auslaßpassage 27 ausgebildet, die mit dem Auslaßdurchgang 7 in Verbindung steht.The outlet passage element 18 mounted in the recess 16 has substantially the same contour as the recess 16. That is, the outlet passage element 18 comprises a rotating surface portion 21a along the rotating surface portion 21, end portions 22a and 22a along the end portions 22 and 22, and an outer end 24 (see FIG. Figure 8) with the same area as the mating surface 23 of the cylinder wall portion 17 along the open area of the recess 16 (see Figure 8). The exhaust passage member 18 is secured by a bolt 26 to the cover member 19 which is secured by a bolt 25 to the cylinder wall portion 17 as shown in Figure 1 and thus fixed relative to the cylinder wall portion 17 and enclosed in the recess 16. The exhaust passage member 18 is formed internally with an exhaust passage 27 which communicates with the exhaust passage 7.
Zwischen dem Drehflächenabschnitt 21 der Ausnehmung 16 und dem Drehflächenabschnitt 21a des Auslaßpassagenelements 18 ist ein Freiraum 28 vorgesehen, der einen vorbestimmten Abstand über dem Oberrand 7a des Auslaßdurchgangs 7 aufweist. Der Freiraum 28 erstreckt sich zu einer Stellung ein wenig jenseits eines Unterrands 7b des Auslaßdurchgangs 7 (Figur 1). Ferner ist zwischen jedem Endabschnitt 22 der Ausnehmung 16 und jedem Endabschnitt 22a des Auslaßpassagenelements 18 ein Freiraum 29 mit einem vorbestimmten Abstand vorgesehen (Figur 3). Die Freiräume 28 und 29 bilden die oben genannte Aufnahmekammer zur Aufnahme des Ventilkörpers 20.Between the rotary surface portion 21 of the recess 16 and the rotary surface portion 21a of the exhaust passage member 18, a clearance 28 is provided which has a predetermined distance above the upper edge 7a of the exhaust passage 7. The clearance 28 extends to a position slightly beyond a lower edge 7b of the exhaust passage 7 (Figure 1). Furthermore, between each end portion 22 of the recess 16 and each end portion 22a of the exhaust passage member 18, a clearance 29 is provided with a predetermined distance (Figure 3). The clearances 28 and 29 form the above-mentioned receiving chamber for receiving the valve body 20.
Figur 9 ist eine Außenansicht eines Deckelelements 19, und Figur 10 ist eine Rückansicht davon. Die Rückfläche des Deckelelements 19 weist eine flache Paßfläche 30 auf, welche die gleiche Fläche wie die Paßfläche 23 des Zylinderwandabschnitts 17 und des Außenendes 24 des Auslaßpassagenelements 18 aufweist. Die Paßfläche 30 ist in Stützkontakt mit der Paßfläche 23 und dem Außenende 24 angeordnet, und das Deckelelement 19 ist an dem Zylinderwandabschnitt 17 und dem Auslaßpassagenelement 18 wie zuvor erwähnt mittels Bolzen 25 und 26 gesichert. Das Deckelelement 19 ist mit einer Auslaßpassage 27a ausgebildet, die sich an die Auslaßpassage 27 des Auslaßpassagenelements 18 anschließt, und der Auslaßdurchgang 7 ist durch diese Auslaßpassagen 27 und 27a mit einem nicht gezeigten externen Auslaßrohr verbunden.Figure 9 is an external view of a lid member 19, and Figure 10 is a rear view thereof. The rear surface of the lid member 19 has a flat mating surface 30 which has the same area as the mating surface 23 of the cylinder wall portion 17 and the outer end 24 of the exhaust passage member 18. The mating surface 30 is arranged in abutting contact with the mating surface 23 and the outer end 24, and the lid member 19 is secured to the cylinder wall portion 17 and the exhaust passage member 18 by means of bolts 25 and 26 as previously mentioned. The lid member 19 is formed with an exhaust passage 27a which connects to the exhaust passage 27 of the exhaust passage member 18, and the exhaust passage 7 is connected through these exhaust passages 27 and 27a to an external exhaust pipe not shown.
Die Paßfläche 23 (Figur 6) des Zylinderwandabschnitts 17 und die Paßfläche (Figur 10) des Deckelelements 19 sind jeweils mit einem Paar von Lageransatzabschnitten 31a und 31b ausgebildet, die von beiden Seiten längs der Drehachse C&sub1; einander gegenüberstehen. Wenn der Zylinderwandabsschnitt 17, das Auslaßpassagenelement 18 und das Deckelelement 19 zusammengesetzt werden, bilden sich durch diese Lageransatzabschnitte 31a und 31b ein Paar von Lageransätzen 32, wie in Figur 3 gezeigt. Eine Ventilkörperantriebswelle (eine drehende Welle) ist an den Lageransätzen 32 drehbar gehalten.The mating surface 23 (Figure 6) of the cylinder wall section 17 and the mating surface (Figure 10) of the cover element 19 are each provided with a A pair of bearing boss portions 31a and 31b are formed which face each other from both sides along the rotation axis C₁. When the cylinder wall portion 17, the exhaust passage member 18 and the cover member 19 are assembled, a pair of bearing bosses 32 are formed by these bearing boss portions 31a and 31b as shown in Fig. 3. A valve body drive shaft (a rotating shaft) is rotatably supported on the bearing bosses 32.
Figur 4 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Ventilkörpers 20 und Figur 5 ist eine vergrößerte Seitenansicht von diesem. Wie aus diesen Figuren weiter verständlich wird, ist der Ventilkörper 20 ein dünnes, schalenartiges Element, das aus einem bearbeiteten Flachgegenstand gebildet ist, etwa einem rostfreien Stahlblech, und ist ferner mit einem Paar von Armabschnitten (Schwenkarmabschnitten) 34 versehen sowie einem Steuerflächenabschnitt (einem Auslaßsteuerabschnitt) 35, um die Enden dieser Armabschnitte 34 miteinander zu verbinden. Der Armabschnitt 34 ist an seinem Basisende mit einem flachen Eingriffsloch 36 versehen. Der Armabschnitt 34 wird in einen Freiraum 29 eingesetzt, der zwischen der Ausnehmung 16 und den Endabschnitten 22a des Auslaßpassagenelements 18 gebildet ist, wobei das Eingriffsloch 36 mit einem ähnlich geformten abgeflachten Abschnitt der Ventilkörperantriebswelle 33 in Eingriff steht. Demzufolge verschwenkt der Armabschnitt einstückig mit der Ventilkörperantriebswelle 33 innerhalb des Freiraums 29.Figure 4 is an enlarged plan view of a valve body 20 and Figure 5 is an enlarged side view thereof. As will be further understood from these figures, the valve body 20 is a thin, shell-like member formed of a machined flat object such as a stainless steel sheet, and is further provided with a pair of arm portions (swing arm portions) 34 and a control surface portion (a discharge control portion) 35 for connecting the ends of these arm portions 34 to each other. The arm portion 34 is provided with a shallow engagement hole 36 at its base end. The arm portion 34 is inserted into a clearance 29 formed between the recess 16 and the end portions 22a of the exhaust passage member 18, with the engagement hole 36 engaging with a similarly shaped flattened portion of the valve body drive shaft 33. Accordingly, the arm portion pivots integrally with the valve body drive shaft 33 within the clearance 29.
Der Steuerflächenabschnitt 35 ist so ausgebildet, daß er breiter als die Lochbreite des Auslaßdurchgangs 7 ist, und ist zu einer Drehfläche geprägt, die die gleiche Form wie die vorgenannte Drehfläche relativ zum Drehflächenabschnitt 21 der Ausnehmung 16 aufweist. Wenn der Armabschnitt 34 einstückig mit der Ventilkörperantriebswelle 33 um die Drehachse C&sub1; schwenkt, wird der Steuerflächenabschnitt 35 frei in und aus dem Freiraum 28 zwischen den Drehflächenabschnitten 21 und 21a ein- und ausbewegt. Demzufolge kann die Auslaßzeit entsprechend den Betriebszuständen eingestellt werden, in denen der Steuerflächenabschnitt 35 vollständig in den Freiraum 28 eingefahren ist, um den Auslaßdurchgang 7 vollständig zu öffnen, oder den Steuerflächenabschnitt 35 von dem Oberrand 7a des Auslaßdurchgangs 7 auszufahren, um den Oberabschnitt des Auslaßdurchgangs 7 zu schließen.The control surface portion 35 is formed to be wider than the hole width of the exhaust passage 7, and is shaped into a rotary surface having the same shape as the aforementioned rotary surface relative to the rotary surface portion 21 of the recess 16. When the arm portion 34 pivots integrally with the valve body drive shaft 33 about the rotary axis C₁, the control surface portion 35 is freely moved in and out of the clearance 28 between the rotary surface portions 21 and 21a. Accordingly, the exhaust timing can be set according to the operating conditions in which the control surface portion 35 is fully retracted into the clearance 28 to fully open the exhaust passage 7, or the control surface portion 35 from the upper edge 7a of the outlet passage 7 to close the upper portion of the outlet passage 7.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, begrenzen in der vorliegenden Ausführung die Ausnehmung 16 und das Auslaßpassagenelement 18 eine Aufnahmekammer zur Aufnahme des gesamten Ventilkörpers 20. Die Aufnahmekammer ist mit der Auslaßpassage 27 nur in der Arbeitszone des Steuerflächenabschnitts (Auslaßsteuerabschnitt) 35 verbunden, und der Armababschnitt (Schwenkarmabschnitt) 34 ist immer in dem Freiraum 29 der Aufnahmekammer aufgenommen.As can be seen from the foregoing, in the present embodiment, the recess 16 and the outlet passage member 18 define a receiving chamber for receiving the entire valve body 20. The receiving chamber is connected to the outlet passage 27 only in the working zone of the control surface portion (outlet control portion) 35, and the arm portion (swing arm portion) 34 is always received in the clearance 29 of the receiving chamber.
Weil der Freiraum 28 zu einer Stellung jenseits des Unterrands 7b des Auslaßdurchgangs 7 verläuft, kann der Steuerflächenabschnitt 35 zu der Stellung zum vollständigen Verschließen des Auslaßdurchgangs 7 abwärts bewegt werden. Diese Konfiguration läßt sich vorteilhafterweise beispielsweise bei einem Fall anwenden, bei dem der durch Abgas verursachte Wärmeverlust während einer bestimmten Periode des Zyklus eingeschränkt wird, um das natürliche Zünden eines Gemischs in der Brennkammer zu fördern, so daß zusammen mit der Zündung mittels einer Zündkerze 14 ein guter Verbrennungszustand erhalten wird.Because the clearance 28 extends to a position beyond the lower edge 7b of the exhaust passage 7, the control surface portion 35 can be moved downward to the position for completely closing the exhaust passage 7. This configuration can be advantageously applied, for example, to a case where the heat loss caused by exhaust gas is restricted during a certain period of the cycle in order to promote the natural ignition of a mixture in the combustion chamber so that a good combustion state is obtained together with the ignition by means of a spark plug 14.
Eine Ventilkörperantriebswelle 33 steht von dem Zylinderblock 3 nach außen vor. Zum Antrieb dieser Ventilkörperantriebswelle 33 ist ein Antriebshebel 37 fest angebracht. Der Antriebshebel steht zu entgegengesetzten Seiten der Welle vor.A valve body drive shaft 33 projects outward from the cylinder block 3. A drive lever 37 is fixedly attached to drive this valve body drive shaft 33. The drive lever projects to opposite sides of the shaft.
Figur 2 ist eine Seitenansicht mit Darstellung der Seite, an der der Antriebshebel 37 für die Antriebswelle 33 angeordnet ist. Wie in der Figur gezeigt, ist an dieser Seite ein Servomotor 38 angebracht. Ein Antriebskabel 40 läuft über eine Scheibe 39, die an einer Ausgangswelle des Servomotors 38 vorgesehen ist, und beide Enden des Antriebskabels 40 sind mit beiden Enden des Antriebshebels 37 verbunden. Demzufolge wird der Öffnungs- und Schließbetrieb des Auslaßdurchgangs durch den Steuerflächenabschnitt 35 des Ventilkörpers vom Servomotor 38 gesteuert.Figure 2 is a side view showing the side where the drive lever 37 for the drive shaft 33 is arranged. As shown in the figure, a servo motor 38 is arranged on this side. A drive cable 40 passes over a pulley 39 provided on an output shaft of the servo motor 38, and both ends of the drive cable 40 are connected to both ends of the drive lever 37. Accordingly, the opening and closing operation of the discharge passage through the control surface portion 35 of the valve body is controlled by the servo motor 38.
Bei der somit konfigurierten Auslaßsteuervorrichtung 15 ist der Armabschnitt 34 des Ventilkörpers 20 nicht innerhalb der Auslaßpassage 27 angeordnet, sondern außerhalb des Auslaßpassagenelements 18 angeordnet, das in der Auslaßpassage 27 gebildet ist. Daher ändert sich die Form der Auslaßpassage 27 nicht, um durch Vorsehen des Ventilkörpers 20 und dessen Betrieb die Ausgangsleistung zu senken. Weil ferner der Auslaßsteuerabschnitt 35 des Ventilkörpers 20 an einer zum Auslaßdurchgang 7 ausreichend nahen Stellung auf- und abbewegt wird, ist es möglich, die Auslaßzeit präzise zu steuern. Zusätzlich kann der Auslaßdurchgang 7, wie zuvor erwähnt, vollständig geschlossen werden.In the exhaust control device 15 thus configured, the arm portion 34 of the valve body 20 is not disposed inside the exhaust passage 27 but is disposed outside the exhaust passage member 18 formed in the exhaust passage 27. Therefore, the shape of the exhaust passage 27 does not change to lower the output by providing the valve body 20 and operating it. Furthermore, because the exhaust control portion 35 of the valve body 20 is moved up and down at a position sufficiently close to the exhaust passage 7, it is possible to precisely control the exhaust timing. In addition, the exhaust passage 7 can be completely closed as mentioned above.
Die Auslaßsteuervorrichtung 15, die durch den Zylinderwandabschnitt 17, das Auslaßpassagenelernent 18, das Deckelelement 19 und den Ventilkörper 20 gebildet ist, wird insgesamt durch Kühlwasser gekühlt, das durch verschiedene Abschnitte zirkuliert.The exhaust control device 15, which is constituted by the cylinder wall portion 17, the exhaust passage member 18, the cover member 19 and the valve body 20, is cooled as a whole by cooling water circulating through various portions.
Nachfolgend wird ein Kühlwasserzirkulationssystem innerhalb der Auslaßsteuervorrichtung 15 beschrieben.A cooling water circulation system within the exhaust control device 15 is described below.
Erstens ist der Zylinderwandabschnitt 17 mit einer Kühlwasserpassage 41&sub2; versehen, die mit einer an dem Zylinderblock 3 vorgesehenen Kühlwasserpassage 41&sub1; in Verbindung steht, welche das Zylinderloch umgibt (Figuren 1 und 3). Diese Kühlwasserpassage 41&sub2; ist so angeordnet, daß sie die Ausnehmung 16 von der Unterseite zu ihren beiden Seiten hin umgibt, wie in Figur 7 gezeigt, und mit Verbindungsdurchgängen 42&sub1; und 42&sub1; kommuniziert, die zu den unteren Abschnitten an beiden Seiten der Paßfläche 23 der Ausnehmung 16 offen sind. Kühlwasser wird in die Kühlwasserpassagen 41&sub1; und 41&sub2; durch einen Kühlwassereinlaß 43 eingeführt (Figur 7).First, the cylinder wall portion 17 is provided with a cooling water passage 41₂ communicating with a cooling water passage 41₁ provided on the cylinder block 3 surrounding the cylinder hole (Figs. 1 and 3). This cooling water passage 41₂ is arranged to surround the recess 16 from the lower side to both sides thereof as shown in Fig. 7 and communicates with communication passages 42₁ and 42₁ open to the lower portions on both sides of the fitting surface 23 of the recess 16. Cooling water is introduced into the cooling water passages 41₁ and 41₂ through a cooling water inlet 43 (Fig. 7).
Der Verbindungsdurchgang 42&sub2; in Registerstellung zu dem Verbindungsdurchgang 42&sub1; ist in der Paßfläche 30 des Deckelelements 19 in Kontakt mit der Paßfläche 23 der Ausnehmung 16 vorgesehen (Figur 10) und das Deckelelement 19 ist innenseitig mit einer Kühlwasserpassage 41&sub3; ausgebildet, die mit dem Verbindungsdurchgang 42&sub2; kommuniziert. Diese Kühlwasserpas sage 41&sub3; öffnet sich zu der Paßfläche 30 durch den Öffnungsabschnitt 44&sub1;. Die Paßfläche 30 ist an beiden Oberseiten ferner mit weiteren Verbindungsdurchgängen 42&sub3; versehen, und eine damit kommunizierende Kühlwasserpassage 41&sub4; öffnet sich zu der Paßfläche 30 durch den Öffnungsabschnitt 44&sub2; neben dem Öffnungsabschnitt 44&sub1;. Der Öffnungsabschnitt 44&sub1; ist von dem Öffnungsabschnitt 44&sub2; durch eine Trennwandung 45 getrennt.The communication passage 42₂ in register with the communication passage 42₁ is provided in the mating surface 30 of the cover member 19 in contact with the mating surface 23 of the recess 16 (Fig. 10), and the cover member 19 is formed inside with a cooling water passage 41₃ which communicates with the communication passage 42₂. This cooling water passage 41₃ opens to the mating surface 30 through the opening portion 44₁. The mating surface 30 is further provided with further communication passages 42₃ on both upper sides, and a cooling water passage 41₄ communicating therewith opens to the mating surface 30 through the opening portion 44₂ adjacent to the opening portion 44₁. The opening portion 44₁ is separated from the opening portion 44₂ by a partition wall 45.
Das Auslaßpassagenelement 18 ist ferner mit einer Kühlwasserpassage 41&sub5; versehen, die sich zu dem Außenende 24 durch den Öffnungsabschnitt 44&sub3; öffnet, wie in den Figuren 1 und 8 gezeigt. Diese Kühlwasserpassage 41&sub5; hat die Form eines Sacks, der nur an dem Öffnungsabschnit 44&sub3; mit der Außenseite kommuniziert. Der Öffnungsabschnitt 44&sub3; ist an die Öffnungsabschnitte 44&sub1; und 44&sub2; des Deckelelements 19 angepaßt.The outlet passage member 18 is further provided with a cooling water passage 41₅ opening to the outer end 24 through the opening portion 44₃ as shown in Figures 1 and 8. This cooling water passage 41₅ has the shape of a bag which communicates with the outside only at the opening portion 44₃. The opening portion 44₃ is fitted to the opening portions 44₁ and 44₂ of the lid member 19.
Das von dem Kühlwassereinlaß 43 zu dem Zylinderblock 3 geförderte Kühlwasser fließt in die Kühlwasserpassage 41&sub5; über die Kühlwasserpassage 41&sub2;, die Verbindungsdurchgänge 42&sub1;, 42&sub2;, die Kühlwasserpassage 41&sub3; und die Öffnungsabschnitte 44&sub1;, 44&sub3;, und tritt anschließend durch den Öffnungsabschnitt 44&sub3; aus der Kühlwasserpassage 41&sub5; aus. Das Kühlwasser tritt dann in die Kühlwasserpassage 41&sub4; durch den Öffnungsabschnitt 44&sub2; ein, wodurch während einer Zeitperiode der Zylinderwandabschnitt 17, das Deckelement 19 und das Auslaßpassagenelement 18 gekühlt werden.The cooling water supplied from the cooling water inlet 43 to the cylinder block 3 flows into the cooling water passage 41₅ via the cooling water passage 41₂, the communication passages 42₁, 42₂, the cooling water passage 41₃, and the opening portions 44₁, 44₃, and then exits the cooling water passage 41₅ through the opening portion 44₃. The cooling water then enters the cooling water passage 41₄ through the opening portion 44₂, thereby cooling the cylinder wall portion 17, the cover member 19, and the exhaust passage member 18 during a period of time.
Der Verbindungsdurchgang 42&sub3; des Deckelelements 19 ist an den anderen Verbindungsdurchgang 42&sub4; (Figur 6) angepaßt, der sich zu der Paßfläche 23 des Auslaßdurchgangs 7 öffnet. Das zuvor genannte Kühlwasser tritt von dem Verbindungsdurchgang 42&sub3; in die andere, in dem Zylinderwandabschnitt 17 vorgesehene Kühlwasserpassage (nicht gezeigt) durch den Verbindungsdurchgang 42&sub4; ein, und wird dann zu einer in dem Zylinderkopf 4 vorgesehenen Kühlwasserpassage 41&sub6; geführt (Figur 1), um den Zylinderkopf 4 zu kühlen, wonach das Kühlwasser aus dem Kühlwasserauslaß 46 ausgeworfen wird.The communication passage 42₃ of the cover member 19 is fitted to the other communication passage 42₄ (Fig. 6) which opens to the fitting surface 23 of the exhaust passage 7. The aforementioned cooling water enters from the communication passage 42₃ into the other cooling water passage (not shown) provided in the cylinder wall portion 17 through the communication passage 42₄, and is then guided to a cooling water passage 41₆ provided in the cylinder head 4 (Fig. 1) to cool the cylinder head 4, after which the cooling water is discharged from the cooling water outlet 46.
Nach der vorliegenden Erfindung ist der Schwenkarmabschnitt des Ventilkörpers von der Auslaßpassage getrennt und außerhalb von dieser angeordnet, und die Form der Auslaßpassage wird nicht durch das Vorsehen des Ventilkörpers und dessen Betrieb beeinflußt. Daher läßt sich ein durch Anderung der Form der Auslaßpassage verursachtes Absinken der Ausgangsleistung verhindern.According to the present invention, the swing arm portion of the valve body is separated from and arranged outside the outlet passage, and the shape of the outlet passage is not affected by the provision of the valve body and its operation. Therefore, a decrease in output caused by changing the shape of the exhaust passage can be prevented.
Weil ferner der Auslaßsteuerabschnitt des Ventilkörpers an einer dem Auslaßdurchgang ausreichend nahen Stelle auf- und abbewegt werden kann, läßt sich die Auslaßzeit prazise steuern. Ferner läßt sich der Auslaßdurchgang durch den Auslaßsteuerabschnitt vollständig verschließen.Furthermore, since the exhaust control section of the valve body can be moved up and down at a position sufficiently close to the exhaust passage, the exhaust timing can be precisely controlled. Furthermore, the exhaust passage can be completely closed by the exhaust control section.
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